高頻電子線路緒論P(yáng)PT

1、關(guān)于高頻電子線路緒論第一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月課程內(nèi)容及要求:1、介紹信息傳輸和處理的基本電路,基本 原理和基本分析方法。2、要求掌握高頻發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的組成， 工作原理和電路設(shè)計(jì)。3、介紹和分析了回路、高頻小信號(hào)放大 器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、 調(diào)制、解調(diào)、干擾與噪聲等1.1 通信電子線路概述第二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、語(yǔ)言與文字（最基本的傳輸手段）2、光通信（遠(yuǎn)距離通信，迅速準(zhǔn)確）3、電通信（無(wú)線通信、有線通信）Maxwell 發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)基本理論Hertz 實(shí)驗(yàn)證明了電磁場(chǎng)理論Morse 有線電報(bào)Bell 有線電話1.2 傳輸信號(hào)的基本方法

2、第三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、通信系統(tǒng)原理框圖2、信號(hào)源3、發(fā)送設(shè)備4、傳輸信道5、接收設(shè)備6、收信裝置1.3 通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月信號(hào)源接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備傳輸信道收信裝置1.3 通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在實(shí)際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號(hào),為此就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常見(jiàn)的信號(hào)源有：話筒攝象機(jī)各種傳感器件1.3.1 信號(hào)源第六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)送設(shè)備的作用： 將基帶信號(hào)變換成適合信道的傳輸特性的信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行變換的原因： 由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對(duì)應(yīng)

3、的基帶信號(hào)特性各異，這些基帶信號(hào)往往并不適合信道的直接傳輸。1.3.2 發(fā)送設(shè)備第七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 傳輸信道又稱傳輸媒質(zhì)，是傳輸信道的媒質(zhì)。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性。如：電纜、光纜、無(wú)線電波傳輸信道簡(jiǎn)介：有線通信信道1.3.3 傳輸信道無(wú)線通信信道第八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、雙絞線適用于短距離（小于100m）、1Mb/s數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。2、同軸電纜適用于距離在幾百米、帶寬小于10Mhz、碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。有線通信信道第九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、光纖電纜特點(diǎn)：衰減?。ㄐ∮?db/km）、工作頻率 高、

4、信息容量大有線通信信道 第十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)線通信以自由空間為傳輸媒質(zhì)：地波與天波一、地波（分為地面波和空間波）1、地面波 是沿地面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波2、空間波 是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無(wú)線電波, 發(fā)射天線和接收天線較高，接收點(diǎn)的電磁波由直接波和地面反射波合成。無(wú)線通信信道第十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、天波 經(jīng)過(guò)地面100km至500km的電離層反 射傳送到接收點(diǎn)的電磁波 電離層反射的特點(diǎn)： 頻率越高，吸收能量越小，但頻率過(guò)高電波會(huì)穿透電離層。故頻率只限于中短波段300Khz30Mhz 。無(wú)線通信信道第十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于20

5、22年6月地面波適于長(zhǎng)波空間波適用于超短波，天波則適用于短波散射通信：利用對(duì)流層對(duì)電波的散射進(jìn)行通訊，它適用于超短波以及微波波段的通信，通信距離很遠(yuǎn)。無(wú)線通信信道第十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)線電波段的劃分波段名稱 波長(zhǎng)范圍 頻率范圍 頻段名稱超長(zhǎng)波 10,000-100,000m 303kHz 甚低頻VLF長(zhǎng) 波 1,00010,000m 30030kHz 低頻LF中 波 2001,000m 1500300kHz 中頻MF中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高頻IF短 波 1050m 306MHz 高頻HF米 波 110cm 30030MHz 甚高頻VHF

6、分米波 10100cm 3,00300MHz 特高頻UHF歷米波(微波)110cm 303GHz 超高頻SHF毫米波 110mm 30030GHz 極高頻EHF亞毫米波1mm以下 300GHz以上 超極高頻第十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月接收設(shè)備的作用： 處理傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號(hào)。 對(duì)接收設(shè)備的要求： 由于信號(hào)在傳輸和恢復(fù)的過(guò)程中存在著干擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。1.3.4 接收設(shè)備第十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月收信裝置 接受設(shè)備輸出的電信號(hào)變換成 原來(lái)形式的信號(hào)的裝置。如：還原聲音的喇叭恢復(fù)圖象的顯象管1.3.5 收

7、信裝置第十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月消息信號(hào)源放大器調(diào)制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器以調(diào)波放大器發(fā)射天線接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調(diào)器放大器視頻顯示器揚(yáng)聲器等等1.4 無(wú)線電發(fā)射機(jī)和接收機(jī)第十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)線電如何將聲音傳送到遠(yuǎn)方？將首先把聲音變成電信號(hào)，然后把這種低頻電信號(hào)裝載到高頻電振蕩上(即調(diào)制)，通過(guò)與高頻電振蕩波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奶炀€把信號(hào)有效的輻射出去。為什么要調(diào)制？從切實(shí)可行的天線出發(fā)區(qū)別不同的音頻信號(hào)可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬第十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)線電發(fā)射機(jī)第十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022

8、年6月無(wú)線電發(fā)射機(jī)將音頻信號(hào)“裝載”到高頻振蕩中的方法有好幾種，如調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相等。電視中圖象是調(diào)幅，伴音是調(diào)頻。廣播電臺(tái)中常用的方法是調(diào)幅與調(diào)頻。第二十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月最簡(jiǎn)單的接收機(jī)第二十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)線電超外差式接收機(jī)第二十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月常用的信號(hào)表示方法1、數(shù)學(xué)表達(dá)式法如：階越函數(shù)正弦波1.5 信號(hào)及其頻譜 第二十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月A2、波形表達(dá)方式例如：1.5 信號(hào)及其頻譜t第二十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、頻域表示法 根據(jù)傅立葉變化的基本原理，任何一

9、個(gè)函數(shù)都可以用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)。如果把信號(hào)看成一個(gè)函數(shù)，這就為我們研究信號(hào)提供了一新的方法。通過(guò)研究信號(hào)的頻譜我們可以突出在信號(hào)傳輸中存在的主要問(wèn)題，如信號(hào)的變化規(guī)律，信號(hào)的能量分布1.5 信號(hào)及其頻譜第二十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月信號(hào)及其頻譜 由于任何復(fù)雜的信號(hào)，都可分解為許多不同頻率的正弦信號(hào)之和，因此，所謂“頻譜”即是指組成信號(hào)的各正弦分量按頻率分布的情況。為了更直觀地了解信號(hào)的頻率組成和特點(diǎn)，我們通常采用作圖的方法來(lái)表示頻譜。用頻率f作橫座標(biāo)，用信號(hào)的各正弦分量的相對(duì)振幅作縱座標(biāo)，通常稱之為頻譜圖。第二十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.5 信號(hào)及其頻譜

10、如：下面所示的一般語(yǔ)音信號(hào)的頻譜示意圖可以看到語(yǔ)音信號(hào)的頻譜是連續(xù)的，其主要能量集中在1000Hz左右。電壓f/Hz3003400第二十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.5 信號(hào)及其頻譜一般數(shù)字信號(hào)的頻譜圖如下： 可見(jiàn)，數(shù)字信號(hào)的頻譜是不連續(xù)的。 振幅f第二十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脈沖信號(hào)的分解第二十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月脈沖信號(hào)的頻譜f1表示脈沖重復(fù)頻率，也就是基波頻率。f3、 f5 、f7分別表示三、五、七次諧波，在f軸的0點(diǎn)，表示直流分量，這條譜線的長(zhǎng)度表示脈沖直流分量（即平衡值）的大小。高次諧波的譜線可以分布到很高的頻率，但其幅

11、度已相當(dāng)小。第三十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.6 本課程的特點(diǎn)1、電子信息與通信專業(yè)學(xué)生必須掌握的一們專 業(yè)基礎(chǔ)課程。2、它是電路理論、信號(hào)與線性系統(tǒng)、低頻 電子線路等課程的后繼課程。3、在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)要注意它與低頻電路 理論的不同分析方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的不同點(diǎn)。 第三十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.64、課程要求：（1）通過(guò)學(xué)習(xí)掌握實(shí)際單元電路的分析方法。 包括放大、振蕩、調(diào)諧、調(diào)制、變頻電 路。（2）整機(jī)電路的分析和計(jì)算。（3）根據(jù)給出的指標(biāo)完成部分電路的設(shè)計(jì)。本課程的特點(diǎn)第三十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng) 傳輸數(shù)字信號(hào)

12、的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)，其原理框圖如下圖所示： 第三十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng) 模擬信號(hào)經(jīng)信源編碼和信道編碼變成數(shù)字基帶信號(hào)，發(fā)射機(jī)將基帶信號(hào)調(diào)制到高頻載波上經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩?，接收機(jī)還原出數(shù)字基帶信號(hào)，經(jīng)信道解碼和信源解碼還原出模擬基帶信號(hào)。用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)高頻正弦載波進(jìn)行的調(diào)制稱數(shù)字調(diào)制。根據(jù)基帶信號(hào)控制載波的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制通常分為與振幅鍵控調(diào)制，頻率鍵控和相位鍵控三種基本方式。第三十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng)振幅鍵控：（Amplitude-shift keying） (ASK) 載波振幅受基帶控制相位鍵

13、控：（phase-shift keying） (PSK) 載波相位受基帶信號(hào)控制，當(dāng)基帶信號(hào)p(t) = 1時(shí)，載波起始相位為0，當(dāng)p(t) = 0時(shí)載波起始相位為第三十五張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng) 頻率鍵控：（Frequency-shift keying） (FSK) 載波頻率受基帶信號(hào)控制，當(dāng)p(t) = 1時(shí)，載波頻率為f1；當(dāng)p(t) = 1時(shí)，載波頻率為f2，其波形如右圖所示：第三十六張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)： (1) 有較強(qiáng)的抗干擾能力，通過(guò)再生中繼技術(shù)可以消除噪聲的積累，并能對(duì)信號(hào)傳輸中因

14、干擾而產(chǎn)生的差錯(cuò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正，從而提高了信息傳輸?shù)目煽啃浴?(2) 數(shù)字信號(hào)便于保密處理，易于實(shí)現(xiàn)保密通信。 (3) 數(shù)字信號(hào)便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，使通信系統(tǒng)更加通用和靈活。 (4) 數(shù)字電路易于大規(guī)模集成，便于設(shè)備的微型化第三十七張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.7 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信的缺點(diǎn)：數(shù)字信號(hào)占據(jù)頻帶較寬，頻帶利用率低，但目前采用了一些新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，不斷增大通信容量，提高頻率利用率，所以數(shù)字通信的發(fā)展前景廣闊。第三十八張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 70年代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收機(jī)如前介紹的超外差接收機(jī)，7080年代無(wú)線電

15、通信實(shí)現(xiàn)了模擬數(shù)字的大轉(zhuǎn)變，從系統(tǒng)控制（選臺(tái)調(diào)諧、音量控制，均衡控制等）到信源編碼、信道編碼，以及硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)都無(wú)一例外地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化?，F(xiàn)代超外差接收機(jī)可用下圖來(lái)表示，它是一個(gè)模擬與數(shù)字的混合系統(tǒng)。第三十九張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng)(軟件無(wú)線電) 進(jìn)入90年代后，通信界開(kāi)始了一場(chǎng)新的無(wú)線電革命，即從數(shù)字化走向了軟件化，軟件無(wú)線電技術(shù)（software Radio）應(yīng)運(yùn)而生。支持這場(chǎng)革命的是多種技術(shù)的綜合，包括多頻段天線和 RF變換寬帶A/D/A轉(zhuǎn)換，完成IF、基帶、比特流處理功能的通用可編程處理器等。軟件無(wú)線電最初目的是滿足軍用通信中不同頻段，不同信道調(diào)制方

16、式和數(shù)據(jù)方式的各類電臺(tái)之間的聯(lián)網(wǎng)需要，因?yàn)樗梢院苋菀椎亟鉀Q各種接口標(biāo)準(zhǔn)之間的兼容問(wèn)題，使得它的優(yōu)越性很快得到商用通信的青睞，并且在個(gè)人移動(dòng)通信領(lǐng)域發(fā)展迅速。軟件無(wú)線電是特指具有用軟件實(shí)現(xiàn)各種功能特點(diǎn)的無(wú)線電臺(tái)（如移動(dòng)通信中的移動(dòng)電話機(jī)、基站電臺(tái)、軍用電臺(tái)等），它主要由低成本、高性能的DSP芯片組成。規(guī)范的軟件無(wú)線電典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。第四十張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng)第四十一張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 軟件無(wú)線電的標(biāo)志： 1. 無(wú)線通信功能是由軟件定義并完成的，這種完全的可編程能力包括可編程的射頻波段、信道接入方式、信道調(diào)

17、制方式與糾錯(cuò)算法等，軟件無(wú)線電區(qū)別于軟件控制的數(shù)字無(wú)線電。 2. 在盡可能靠近天線的地方使用A/D/A轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樾盘?hào)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的首要條件。理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的A/D/A轉(zhuǎn)換器已相當(dāng)靠近天線，從而可對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，這也是它與常用的數(shù)字通信系統(tǒng)的根本區(qū)別所在。 第四十二張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 軟件無(wú)線電的特點(diǎn)： 1. 具有完全的可編程性通過(guò)安裝不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電路功能，包括工作模式，系統(tǒng)功能，擴(kuò)展業(yè)務(wù)等。 2. 軟件無(wú)線電基于DSP技術(shù) 系統(tǒng)所需要的信號(hào)處理工作有變頻、濾波、調(diào)制解調(diào)，信道編譯的，接口協(xié)議與信令處理，加解密、抗干擾處理，以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理。第四十三張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng)3. 其有很強(qiáng)的靈活性及可擴(kuò)充性 可以任意轉(zhuǎn)換信道接入方式，改變調(diào)制方式或接收不同系統(tǒng)的信號(hào) 。4. 具有集中性 由于軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)具有相對(duì)集中和統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，所以多個(gè)信道可以享有共同的射頻前端與寬帶A/D/A轉(zhuǎn)換器，從而可以獲取每一信道的相對(duì)廉價(jià)的信號(hào)處理性能。 第四十四張，PPT共四十六頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.8 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 由于大規(guī)模集成電路的數(shù)字無(wú)線電和軟件無(wú)線電收發(fā)信機(jī)，其內(nèi)部的基本功能，基本原理，工作流程和電路結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的超外